物质的爆炸极限是怎么计算出来的?

根据化学理论体积分数近似计算

爆炸气体完全燃烧时，其化学理论体积分数可用来确定链烷烃类的爆炸下限，公式如下:

L下≈0.55c0

式中

0.55--常数

c0--爆炸气体完全燃烧时化学理论体积分数。若空气中氧体积分数按20.9%计，c0可用下式确定

c0=20.9/(0.209+n0)

式中

n0--可燃气体完全燃烧时所需氧分子数。

如甲烷燃烧时，其反应式为

CH4+2O2→CO2+2H2O

此时n0=2

则L下=0.55×20.9/(0.209+2)=5.2由此得甲烷爆炸下限计算值比实验值5%相差不超过10%。

2

对于两种或多种可燃气体或可燃蒸气混合物爆炸极限的计算

目前，比较认可的计算方法有两种:

2.1

莱?夏特尔定律

对于两种或多种可燃蒸气混合物，如果已知每种可燃气的爆炸极限，那么根据莱?夏特尔定律，可以算出与空气相混合的气体的爆炸极限。用Pn表示一种可燃气在混合物中的体积分数，则:

LEL=(P1+P2+P3)/(P1/LEL1+P2/LEL2+P3/LEL3)

(V%)

混合可燃气爆炸上限:

UEL=(P1+P2+P3)/(P1/UEL1+P2/UEL2+P3/UEL3)

(V%)

此定律一直被证明是有效的。

2.2

理?查特里公式

理?查特里认为，复杂组成的可燃气体或蒸气混合的爆炸极限，可根据各组分已知的爆炸极限按下式求之。该式适用于各组分间不反应、燃烧时无催化作用的可燃气体混合物。

Lm=100/(V1/L1+V2/L2+……+Vn/Ln)

式中Lm--混合气体爆炸极限，%

L1、L2、L3--混合气体中各组分的爆炸极限，%

V1、V2、V3--各组分在混合气体中的体积分数，%。

例如:一天然气组成如下:甲烷80%(L下=5.0%)、乙烷15%(L下=3.22%)、丙烷4%(L下=2.37%)、丁烷1%(L下=1.86%)求爆炸下限。

Lm=100/(80/5+15/3.22+4/2.37+1/1.86)=4.369

3

可燃粉尘

许多工业可燃粉尘的爆炸下限在20-60g/m3之间，爆炸上限在2-6kg/m3之间。

碳氢化合物一类粉尘如能完全气化燃尽，则爆炸下限可由布尔格斯-维勒关系式计算:

c×Q=k

式中c--爆炸下限浓度

Q--该物质每靡尔的燃烧热或每克的燃烧热。

公式：H=（X2-X1）/X1。

爆炸性混合物中的可燃物质和助燃物质的浓度比例，在恰好能发生完全的化合反应时，则爆炸所析出的热量最多，所产生的压力也最大。实际的反应当量浓度稍高于计算的反应当量浓度，这是因为爆炸性混合物通常含有杂质。

方法

点燃在空气中的气体，气体可能会引爆，或者会很快停止。是哪个情况，是由气体在空气中的浓度来决定的。当气体浓度太低，没有足够燃料来维持爆炸；当气体浓度太高，没有足够氧气燃烧。气体只有在两个浓度之间才可能引爆，这两个浓度称为爆炸下限（LEL）、爆炸上限（UEL），惯以百分比表示。它们是气体的爆炸极限（又称爆炸界限）。

以上内容参考：百度百科-爆炸极限

爆炸反应当量浓度、爆炸下限和上限、多种可燃气体混合物的爆炸极限计算方法如下： 爆炸性混合物中的可燃物质和助燃物质的浓度比例，在恰好能发生完全的化合反应时，则爆炸所析出的热量最多，所产生的压力也最大。实际的反应当量浓度稍高于计算的反应当量浓度，这是因为爆炸性混合物通常含有杂质。

可燃气体或蒸气分子式一般用CαHβOγ表示，设燃烧1mol气体所必需的氧摩尔数为n，则燃烧反应式可写成：

CαHβOγ+nO2→生成气体

按照标准空气中氧气浓度为20．9%，则可燃气体在空气中的化学当量浓度X(%)，可用下式表示：

可燃气体在氧气中的化学当量浓度为Xo(%)，可用下式表示：

也可根据完全燃烧所需的氧原子数2n的数值，从表1中直接查出可燃气体或蒸气在空气(或氧气)中的化学当量浓度。其中 。

可燃气体（蒸气）在空气中和氧气中的化学当量浓度 各种可燃气体和燃性液体蒸气的爆炸极限，可用专门仪器测定出来，或用经验公式估算。爆炸极限的估算值与实验值一般有些出入，其原因是在计算式中只考虑到混合物的组成，而无法考虑其他一系列因素的影．响，但仍不失去参考价值。

1)根据完全燃烧反应所需的氧原子数估算有机物的爆炸下限和上限，其经验公式如下。

爆炸下限公式：

(体积)

爆炸上限公式：

(体积)

式中 L下——可燃性混合物爆炸下限；

L上——可燃性混合物爆炸上限；

n——1mol可燃气体完全燃烧所需的氧原子数。

某些有机物爆炸上限和下限估算值与实验值比较如表2：

表2 石蜡烃的化学计量浓度及其爆炸极限计算值与实验值的比较

从表中所列数值可以看出，实验所得与计算的值有一定差别，但采用安全系数后，在实际生产工作中仍可供参考。

2)根据化学当量浓度计算爆炸极限和爆炸性混合气完全燃烧时的化学当量浓度，可以估算有机物的爆炸下限和上限。计算公式如下：

此计算公式用于链烷烃类，其计算值与实验值比较，误差不超过10%。例如甲烷爆炸极限的实验值为5%～15%，与计算值非常接近。但用以估算H2、C2H2以及含N2、Cl2等可燃气体时，出入较大，不可应用。 由多种可燃气体组成爆炸混合气的爆炸极限，可根据各组分的爆炸极限进行估算，其计算公式如下：

式中 Lm——爆炸性混合气的爆炸极限(%)；

L1、L2、L3、Ln——组成混合气各组分的爆炸极限(%)；

V1、V2、V3、…Vn——各组分在混合气中的浓度(%)。

V1+V2+V3+…Vn=100

该公式用于煤气、水煤气、天然气等混合气爆炸极限的计算比较准确，而对于氢与乙烯、氢与硫化氢、甲烷与硫化氢等混合气及二硫化碳的混合气体，则计算的误差较大，不得应用。

——摘自《安全科学技术百科全书》（中国劳动社会保障出版社，2003年6月出版）